Les produits destinés à un usage extérieur sont exposés à l'eau sous différentes formes : pluie battante, jet d'eau de nettoyage, flaque au pied d'un boîtier, immersion totale et vapeur. Dans tous ces cas, ce sont toujours les mêmes quelques points de raccordement qui sont sollicités, et une fuite apparaît rarement comme un défaut évident sur la ligne. Elle se manifeste des mois plus tard sous la forme d'une réclamation au titre de la garantie.
Un joint en silicone est la solution habituelle pour les applications en milieu humide et en extérieur, car le réseau de silicone durci conserve son élasticité sur une large plage de températures et n’est pas altéré par les rayons ultraviolets ou l’ozone, contrairement aux caoutchoucs insaturés. C’est davantage le choix de quatre paramètres de conception que la nature du composé qui détermine si l’ensemble restera sec : le type d’exposition à l’eau auquel la pièce doit résister, sa dureté, son degré de compression et la manière dont cette compression est maintenue sur des milliers de cycles.
C'est cette séquence, de l'exposition à la rétention, qui explique comment un fabricant de joints en silicone fonctionne via un élément de service humide.
Le mastic silicone est-il adapté à une utilisation en extérieur ?
Oui, face aux agressions extérieures elles-mêmes. Un joint en silicone vulcanisé résiste mieux aux rayons ultraviolets, à l'ozone et aux températures extrêmes que la plupart des élastomères à usage général, et il ne se fragilise pas après une saison au soleil. Il convient toutefois de préciser que la performance en extérieur dépend davantage du joint lui-même que du matériau : ainsi, un bon composé placé dans une rainure mal conçue présentera tout de même des fuites.
La raison principale réside dans la chaîne principale en siloxane. La rupture d'une liaison silicium-oxygène nécessite davantage d'énergie que celle d'une liaison carbone-carbone, qui prédomine dans les caoutchoucs organiques, ce qui explique pourquoi caoutchouc de silicone conserve ses propriétés sur une plage de températures plus large et reprend sa forme initiale après compression au lieu de rester aplatie. Cette même structure ne absorbe pas fortement le rayonnement ultraviolet dans la bande atteignant la surface terrestre, et elle ne présente aucun site insaturé susceptible d'être attaqué par l'ozone.
Mastic à appliquer ou joint en silicone préformé ?
Deux produits se cachent derrière le même terme de recherche. Un mastic de joint formé sur place est appliqué sous forme de pâte et durcit à l’intérieur du joint, assurant l’étanchéité en adhérant aux deux faces et en comblant l’interstice. Ses performances dépendent du degré de propreté de ces faces, et le joint ne peut pas être comprimé deux fois. Un joint ou un joint d’étanchéité en silicone préformé est moulé sur mesure avant l’assemblage et assure l’étanchéité en étant comprimé d’un pourcentage connu entre deux surfaces ; ce sont donc la profondeur de la rainure, la compression et la retenue qui déterminent le résultat, et non l’adhérence. Tout ce qui suit concernant la compression, la conception de la rainure et la retenue se rapporte à cette deuxième catégorie.
Les critères à prendre en compte pour choisir un mastic silicone d'extérieur
Pour la version en pâte, le système de durcissement est plus important que la désignation. Les systèmes acétoxy libèrent de l’acide acétique lors de leur durcissement ; inoffensifs sur le verre et la céramique, ils peuvent toutefois attaquer certains métaux dans un joint fermé. C’est pourquoi on utilise généralement des formules alcoxy et oxime neutres pour les applications sur métal et béton. Vérifiez ensuite le module de ressort, l’adhérence sur le support réel plutôt que sur un échantillon, et si la fiche technique autorise l’exposition à l’eau prévue.
Le mastic silicone 100% est-il imperméable ?
Un produit en silicone 100% durci est étanche au sens courant du terme : il ne se dissout pas, ne gonfle que très peu et empêche l'eau de pénétrer dans un joint correctement fermé. Cela ne revient pas à dire qu'il est homologué pour une immersion permanente. Tous les mastics silicone 100% ne sont pas homologués pour une immersion continue ou une exposition à l'eau sous pression, et une fiche technique mentionnant la résistance aux intempéries peut ne pas fournir d'informations concernant une pièce située sous la ligne de flottaison.
Ces deux propriétés sont regroupées dans cette affirmation. L’absorption d’eau indique la quantité de liquide que le matériau durci peut absorber ; dans le cas du silicone, cette valeur est suffisamment faible pour que les variations dimensionnelles ne constituent pas un problème de conception. La transmission de la vapeur d’eau est un autre sujet : le silicone est perméable à la vapeur d’eau, ce qui convient aux assemblages devant permettre l’évacuation de la condensation. Une faible valeur d’absorption ne donne donc aucune indication sur la vapeur.
En cas d'immersion continue, quatre autres facteurs entrent en jeu : la déformation rémanente après compression détermine si la pièce conserve sa résistance après un an ; le comportement à l'hydrolyse détermine sa résistance à l'eau chaude ; la perte d'adhérence détermine si une interface sèche reste sèche au douzième mois ; et la pression hydrostatique détermine la force exercée pour soulever le joint.
Imperméable, résistant à l'eau et étanche
Ces trois termes sont utilisés de manière interchangeable dans le domaine du marketing, mais revêtent trois significations différentes dans un cahier des charges. Le terme « résistant à l’eau » désigne un produit capable de résister à la pluie et aux éclaboussures, sans aucune garantie quant à son immersion. Le terme « étanche » est une allégation qui ne repose sur aucune méthode d’essai spécifique ; il convient donc de demander au fournisseur selon quelle norme et à quel niveau il a effectué ses tests. Le terme « étanche », ou un indice de protection contre les infiltrations clairement indiqué, correspond au résultat mesuré d’un essai défini réalisé sur un boîtier complet, et c’est le seul élément pouvant faire l’objet d’un audit.
Quand un filet de mastic ne suffit plus
Quatre conditions font passer un projet du stade de cordon de mastic à celui de pièce moulée. L’ensemble doit être ouvert pour l’entretien, ce qui détruit à chaque fois un joint durci. Il n’y a pas de retenue mécanique, de sorte que le joint repose entièrement sur l’adhérence. Le joint se déplace sous l’effet de la température ou de la charge. Ou bien de l’eau stagne sur le joint. L’eau salée et l’eau chlorée appartiennent à la même catégorie, car elles ajoutent une contrainte chimique à la contrainte mécanique.
Choisir un joint en silicone adapté aux conditions d'exposition à l'eau
Commencez par régler l'exposition à l'eau, puis seulement ensuite la rigidité, la compression et la rétention. Choisir d'abord la rigidité en espérant que l'ensemble reste étanche revient à inverser la logique, et c'est la raison la plus courante pour laquelle une pièce bien fabriquée présente des fuites en service.
Cinq régimes d'exposition à l'eau
La plupart des pièces destinées à une utilisation en extérieur ou en milieu humide relèvent de l'un des cinq régimes, et c'est ce régime qui détermine la solution d'étanchéité à privilégier.
| Régime | Conditions d'utilisation types | Solution « Seal » à privilégier | Vérification de la conception |
| Les projections causées par la pluie et le vent | Par intermittence, avec du soleil et des sorties quotidiennes à vélo | Un mastic résistant aux intempéries ou un joint de compression | Un tracé continu sans extrémités ouvertes |
| Projections d'eau et lavage au jet | Jets, tuyaux et produits chimiques de nettoyage | Une bague d'étanchéité ou un joint de garniture maintenu mécaniquement | Résistance à la pression du jet |
| Immersion intermittente | Flaques d'eau, vagues qui viennent lécher le rivage et plongeons, puis écoulement | Une configuration de joint vérifiée par des essais d'immersion | Prévoyez des voies d'évacuation pour que l'eau ne stagne pas |
| Immersion continue ou pression | Immersion permanente ou pression de tête | Contrôlé au niveau de la pression, de la durée et de la compatibilité des matériaux | Déformation rémanente après compression ; rainure et compression |
| Vapeur et eau chaude | Bouilloires, stérilisation, lavage à chaud | Certifié pour l'eau chaude et la vapeur | Plage de températures admissibles du joint et du boîtier |
Les valeurs cibles de dureté, de tolérance et de déformation rémanente après compression pour une même pièce sont définies dans le Guide des caractéristiques techniques des joints en silicone.
Résistance d'un joint à la pression de l'eau
La pression de l'eau doit pouvoir s'exercer quelque part ; la réponse réside donc dans l'équilibre des forces plutôt que dans le choix du matériau. La pression hydrostatique augmente avec la profondeur et s'exerce sur la face exposée du joint ; ainsi, un joint conçu pour résister aux éclaboussures ne dispose d'aucune marge de sécurité dès lors que le boîtier se retrouve immergé dans une flaque d'eau. C’est la force de serrage exercée par la quincaillerie qui maintient le joint en place, et cette force doit résister aux vibrations, à la dilatation thermique et à la corrosion des fixations. Une rainure empêche le joint de rouler du côté non soutenu, soumis à la basse pression.
L'air emprisonné est le facteur le plus souvent négligé : lorsqu'un boîtier étanche est chauffé par le soleil, l'air qu'il contient se dilate bien plus que ne le permet le joint d'étanchéité, exerçant ainsi une pression vers l'extérieur contre ce dernier, qui empêche l'eau de pénétrer. C'est précisément pour cette raison qu'il existe des évents et des membranes respirantes.
Sel, chlore et eau calcaire
Le brouillard salin dépose des cristaux dans les interstices, et la croissance de ces cristaux peut faire se décoller un joint de sa surface d'appui. L'eau chlorée à la concentration habituelle des piscines est généralement bien tolérée par le silicone, mais il convient de vérifier la résistance au chlore libre associé à une température élevée. Les dépôts d’eau dure forment du tartre sous le rebord du joint, et une fine couche de tartre soulève le joint exactement de la hauteur nécessaire pour déclencher la capillarité. Dans ces trois cas, l’élastomère est souvent encore en bon état lorsque l’ensemble commence à fuir.
Facteurs de stress extérieurs autres que l'eau
Les performances des joints d'étanchéité utilisés en extérieur dépendent de l'exposition combinée au rayonnement solaire, aux variations de température, à l'humidité, aux contaminants et aux contraintes mécaniques. Aucun facteur ne prédomine, car tous agissent simultanément sur la même interface. Un boîtier exposé au soleil vieillit principalement sous l'effet de la chaleur et des variations quotidiennes de température, tandis qu'une pièce immergée vieillit principalement sous l'effet d'une compression prolongée et de la composition chimique de l'eau à une certaine température.
Les limites relatives à l'eau, à la température et à la composition chimique sont regroupées sous la rubrique résistance au silicone.
Cycle du soleil, de l'ozone et de la température
La lumière ultraviolette altère davantage la surface du silicone que sa masse. On observe généralement un effet de farinage et un léger durcissement de la surface ; la pièce peut ainsi donner l’impression d’être défectueuse, alors que la surface farinée ne retient en réalité que de la saleté et un film d’eau. Les variations quotidiennes de température constituent le facteur le plus déterminant pour la structure : un boîtier soumis à des variations de trente à cinquante degrés Celsius entre la nuit et l'après-midi fait bouger son joint chaque jour, et une saison de ce type se traduit par des milliers de petites compressions.
Gel-dégel et eau piégée
Lorsque de l'eau stagne dans une rainure, derrière une fixation ou le long d'un rebord de joint, une nuit froide la transforme en glace qui se dilate. La force libérée par ce changement de phase peut déformer un boîtier ou arracher une interface d'étanchéité de son support. Il s'agit là d'un dommage causé par de l'eau piégée, et non par la fragilisation du silicone ; la solution consiste rarement à utiliser un autre composé : un trou d'évacuation, une pente, un chanfrein ou un joint repositionné empêche l'eau de s'accumuler.
Sable, boue, poussière et prolifération microbienne
Les particules abrasives qui s'accumulent dans une rainure d'étanchéité usent la surface du joint et peuvent le maintenir ouvert. La poussière fine et la boue séchée favorisent également la pénétration de l'eau dans les interstices, ce qui explique pourquoi un joint qui semble propre à l'extérieur reste humide à l'intérieur. Les joints humides situés à l'ombre sont souvent le théâtre de la prolifération de moisissures et d'algues, ce qui constitue davantage un problème esthétique qu'une défaillance du joint.
Points d'étanchéité sur les équipements de plein air
La plupart des équipements de plein air présentent des fuites au niveau d'un petit nombre de points de jonction prévisibles, plutôt que de manière aléatoire. Le fait de déterminer d'abord le point de jonction facilite le choix du joint, car cela permet de savoir d'emblée si celui-ci sera comprimé une seule fois ou s'il devra être resserré à plusieurs reprises, et si l'eau s'écoulera dessus ou s'y accumulera.
| Pièce ou ensemble | Format type d'un sceau | Qu'est-ce qui détermine la réussite ? |
| Boîtiers d'extérieur, boîtes de jonction et boîtiers de commande | Joint cordé ou moulé dans une rainure | Protection vérifiée sur l'ensemble du boîtier |
| Enceintes portables, lampes frontales et appareils électroniques portables | Joint moulé ou joint surmoulé | Résistance aux chutes et aux vibrations |
| Glacières, sacs étanches et étuis étanches | Joint plat ou joint à lèvre moulé | Force de serrage uniforme |
| Bouteilles, systèmes d'hydratation et récipients pour boissons | Petit anneau moulé ou joint de soupape | Cycles répétés d'ouverture et de fermeture |
| Boîtiers pour vélos électriques, trottinettes électriques et équipements motorisés | Joint moulé soumis à la pression d'une fixation | Cycles thermiques et vibrations |
| Matériel de jardinage, de nettoyage et d'irrigation | Joint annulaire à retenue mécanique | Pression du jet et compatibilité avec les appareils de nettoyage |
| Matériel nautique et de sports nautiques | Joint moulé, quincaillerie résistante à la corrosion | Exposition au sel et corrosion des éléments de fixation |
| Matériel d'éclairage solaire et d'extérieur | Joint moulé comportant un canal d'aération | Accumulation de chaleur et équilibrage de la pression |
Joint réutilisable au lieu d'un cordon permanent
Lorsqu'un assemblage doit être rouvert, une pièce moulée s'avère plus performante qu'un joint à bourrelet, car le joint d'étanchéité est endommagé lors du démontage et ne peut pas être reconstitué selon les mêmes normes sur site. Parmi les pièces moulées, le cordon logé dans une rainure se positionne de lui-même et supporte une compression plus importante, tandis qu’un joint plat dépend d’une largeur de rebord contrôlée et d’une face plane. Les formats et leurs méthodes de pose sont comparés dans bandes d'étanchéité en silicone, joints plats et joints toriques.
Modes de défaillance et vérification
Les infiltrations d'eau proviennent généralement du joint, des ferrures ou du processus d'assemblage plutôt que du silicone ; le diagnostic consiste donc tout d'abord à déterminer lequel de ces trois éléments a bougé.
Six types de pannes et leurs solutions
| Symptôme | Cause probable | Correction de conception ou de processus |
| Fuite lors du premier montage | Joint coupé, tordu ou pincé lors de la pose | Rainures d'entrée ; veiller à ce que l'étanchéité soit préservée lors du montage |
| Fuite après plusieurs semaines d'immersion | Déformation rémanente après compression : la pièce cesse d'exercer une force de réaction | Composé présentant une déformation rémanente après compression réduite ; revérifier la pression |
| L'eau s'écoule le long d'une fissure | Chemin capillaire entre deux surfaces mouillées | Parcours continu du joint ; éliminer la fente |
| Fuite au niveau d'un coin ou d'un point bas | De l'eau stagnante au niveau du joint | Ajouter un orifice d'évacuation, une pente ou un chanfrein |
| Dégâts après une nuit froide | Gel de l'eau retenue dans une rainure | Retirez le siphon ; évitez les recoins fermés |
| La fuite réapparaît après l'intervention sur site | Les fixations sont desserrées ; le joint n'est pas bien en place. | Spécifications de couple ; joint à positionnement automatique |
La déformation rémanente après compression est le mécanisme à l'origine de la deuxième rangée et elle est mesurable : la méthode d'essai relative à la déformation rémanente après compression des caoutchoucs vulcanisés et thermoplastiques est définie dans ISO 815-1, qui distingue un test de classification de courte durée du test de vieillissement plus long utilisé pour prédire les performances d'étanchéité.
Tests d'Ingress avant la sortie du volume
Les indices de protection contre la pénétration ne sont pas interchangeables ; la différence réside dans la manière dont l’échantillon est soumis aux essais. L’indice de protection contre les projections d’eau concerne l’eau projetée sur le boîtier sous un certain angle ; l’indice de protection contre les jets d’eau concerne un jet dirigé à une pression et à une distance spécifiées ; l’indice de protection contre l’immersion temporaire concerne une profondeur définie et une courte durée ; et l’indice de protection contre l’immersion continue concerne la profondeur, la durée et la température indiquées par le fabricant. Le cadre régissant ces indices est publié dans IEC 60529. Il convient de rappeler un point : ce niveau s'applique à l'ensemble du boîtier, et en aucun cas à une pièce en silicone nue.
C'est l'ordre dans lequel les essais sont effectués qui détermine si le résultat est significatif. Un assemblage neuf peut réussir un essai d'étanchéité à l'eau tout en échouant en conditions réelles d'utilisation, car les cycles thermiques n'ont pas encore déplacé le joint dans sa rainure. Effectuer d'abord les cycles thermiques et un contrôle de répétabilité de l'assemblage, puis l'essai d'étanchéité correspondant, permet de répondre à la question posée par le client, et la séquence doit être adaptée au niveau de risque du produit. La vérification doit être effectuée sur des substrats de production avec un lot de composé traçable, ces deux éléments étant fabricant de pièces de précision en silicone s'intègre dans la première boucle d'articles.
FAQ
Le silicone durcit-il dans un environnement humide ?
Un mastic durcissant à l'humidité a besoin de vapeur d'eau présente dans l'air, et non d'eau liquide ; ainsi, une humidité élevée raccourcit le temps de prise plutôt que d'entraver le durcissement. L'immersion est un cas à part : l'eau qui stagne sur le cordon nuit au développement de l'adhérence ; par conséquent, un joint entièrement immergé sous l'eau risque de ne jamais atteindre le niveau d'adhérence qu'il aurait obtenu à l'air libre. Une pièce moulée en silicone est déjà durcie au moment de son conditionnement ; cette question ne s'applique donc pas à un joint plat ou à un joint torique.
Le mastic silicone est-il efficace sous la ligne de flottaison ?
Uniquement si le produit est explicitement conçu pour résister à l'immersion et si le joint bénéficie d'un soutien mécanique. La pression de l'eau augmente avec la profondeur et peut faire sortir un cordon non soutenu de sa rainure ; or, un joint conçu pour résister aux éclaboussures ne dispose d'aucune réserve pour supporter cette charge. Pour une interface immergée en permanence, la solution pratique consiste à utiliser un joint préformé comprimé dans une rainure, avec une force de serrage assurée par des fixations protégées contre la corrosion. Un cordon situé sous la ligne de flottaison ne constitue, au mieux, qu'une barrière secondaire.
Dans quelle mesure la durée de vie d'un joint d'étanchéité pour usage extérieur dépend-elle du composé utilisé par rapport à la conception du joint ?
C'est principalement le joint qui fait la différence. Deux composés comparables placés dans la même rainure présentent bien moins de différences qu'un même composé placé respectivement dans une bonne et une mauvaise rainure. Le composé définit les limites maximales, c'est-à-dire la plage de température, la résistance chimique et la déformation rémanente après compression qu'il peut supporter, tandis que le joint détermine si ces limites sont atteintes. Une spécification qui désigne une nuance mais laisse en suspens les critères de compression, de rétention et de drainage n’a résolu que la moindre partie du problème.
